新疆抗震加固工程中建筑防震新材料前景廣闊。近幾年來，全球地震頻發(fā)，給人類帶來了巨大的災(zāi)難。而災(zāi)難的發(fā)生，往往猝不及防。四川省蘆山“4.20”7級強(qiáng)烈地震，再一次震痛了全中國人民的心。對于川渝人民來說，5年前的傷口還未完全愈合，今天又不得不面臨新的傷痛。
我國是一個(gè)多地震的國家，約有20多條地震帶，關(guān)于地震記載的史料長達(dá)3000多年。其中多條地震帶上居住著大量人口，這就給這些地區(qū)的建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料的選擇提出了高要求、嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)。
然而災(zāi)難過后，從電話直播畫面或者各大門戶網(wǎng)站上，我們看到的是災(zāi)區(qū)現(xiàn)場滿目瘡痍，大量面積房屋倒塌，片片廢墟顯得格外刺眼，這不得不讓建材業(yè)陷入沉思。
如今的事實(shí)非常令人擔(dān)憂，每次高級別地震后，大量房屋的倒塌，導(dǎo)致多數(shù)人員傷亡。而在復(fù)雜多變的地理環(huán)境下，抗震建筑新材料的使用可以有效降低地質(zhì)災(zāi)害對建筑物的破壞，從而保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
建造輕鋼結(jié)構(gòu)或是趨勢
地震災(zāi)害過后，是災(zāi)區(qū)的重建工作，這是一項(xiàng)大工程。城鎮(zhèn)現(xiàn)代化讓人們過上了舒適的生活，但并非是集中在水泥方塊里面臨著更大的生存威脅。因此，對于處在地震帶上的地區(qū)，抗震材料的使用在很大程度上可以減少災(zāi)難帶來的損失。
經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市場上并不缺少抗震建材。尤其在汶川地震后，一大批抗震建筑材料涌入市場。同時(shí)，社會各界也在呼吁建筑物，特別是高層建筑要使用抗震材料。
如今，一些相關(guān)人士提倡輕鋼結(jié)構(gòu)抗震建筑。據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，從地震對建筑物所造成的破壞來看，地震頻發(fā)或促使建材業(yè)進(jìn)一步思考如何提高建筑物自身的牢固性和安全性。而輕鋼結(jié)構(gòu)建筑恰恰能在這一點(diǎn)上彌補(bǔ)災(zāi)害帶來的嚴(yán)重影響，日益受到國內(nèi)建筑的青睞。
隨著時(shí)代的發(fā)展，建筑材料從最初的青磚變成了紅磚，到現(xiàn)在越來越多的建筑開始使用輕鋼結(jié)構(gòu)。
而從抗震性能上來講，輕鋼結(jié)構(gòu)建筑無疑是很好的選擇，這一結(jié)構(gòu)中剪力墻、框剪、框架抗震性能都很強(qiáng)，這也正是磚混等砌體結(jié)構(gòu)建筑所缺少的。因?yàn)槿鄙黉摻钐峁┬熳冸A段，磚混等砌體結(jié)構(gòu)建筑遭到高強(qiáng)度的搖晃后，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，所以相對安全性能要差一些，這就是自建砌筑房容易倒塌原因之一。
另一方面來說，使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在坍塌后，至少還可能制造出一定的安全空間，而不至于造成人員掩埋，搶救困難等現(xiàn)象。
中國建筑材料科學(xué)研究總院院長辦公室主任張繼軍在接受記者采訪時(shí)提到，總院三板一住輕鋼結(jié)構(gòu)抗震節(jié)能型鄉(xiāng)鎮(zhèn)建筑，不僅能滿足建筑抗震要求，同時(shí)還節(jié)能環(huán)保，已在北京、山西、山東和四川等地成功應(yīng)用。
中建鋼構(gòu)有限公司成都分公司總經(jīng)理張曉明透露，抗震系數(shù)高的鋼構(gòu)方案在四川地區(qū)非常受歡迎。也有一些人士認(rèn)為輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的普及還需要時(shí)間。雖然鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，但是由于缺乏產(chǎn)業(yè)化條件，墻面材料、地板、衛(wèi)浴等配套材料技術(shù)并不成熟，因此將其產(chǎn)業(yè)化，還需要進(jìn)行大量配套工作。
隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的逐步推進(jìn)，城市里高層建筑越來越多，輕鋼結(jié)構(gòu)防震建筑的推廣與應(yīng)用可以有效提升建筑物的安全系數(shù)。同時(shí)，老房改造和重建時(shí)，出現(xiàn)的不應(yīng)該是豆腐渣工程，而是切實(shí)有效抵御災(zāi)害的防震樓，輕鋼結(jié)構(gòu)建筑無疑是值得參考的選擇。
加固新材料有用武之地
中國建筑裝飾協(xié)會會長李秉仁在汶川地震時(shí)候曾講過，通過學(xué)習(xí)和借鑒先進(jìn)的規(guī)劃理念，先進(jìn)的抗震設(shè)防技術(shù)，一定能更好、更快地推進(jìn)災(zāi)后恢復(fù)重建工作。災(zāi)后恢復(fù)重建，重視新材料、新技術(shù)的運(yùn)用，才能確保災(zāi)后重建如期完成。
由于地震的不斷發(fā)生，材料領(lǐng)域在建筑結(jié)構(gòu)加固方面的研究逐漸深入，在積極探索研發(fā)新材料來減小災(zāi)害對建筑物造成的損傷。碳纖維復(fù)合材料的出現(xiàn)，猶如一針強(qiáng)心劑，給行業(yè)帶來了莫大的信心，也讓建筑物抗震的作用達(dá)到最大化。
碳纖維復(fù)合材料早期是伴隨著軍工事業(yè)的發(fā)展而成長起來的新型材料，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品。由于它具有高比強(qiáng)度、耐高溫、耐疲勞、抗蠕變等一系列優(yōu)異性能，既可作為結(jié)構(gòu)材料承載負(fù)荷，又可作為功能材料發(fā)揮作用。
其中，作為纖維增強(qiáng)混凝土材料，碳纖維增強(qiáng)混凝土開始逐步用作高層建筑的外墻墻板。這一材料利用碳纖維具有震動阻尼特性，可吸收震動波等特點(diǎn)，從而使建筑防地震能力和抗彎強(qiáng)度提高十幾倍。
一位在建筑加固領(lǐng)域工作多年的李先生告訴記者，利用碳纖維材料來加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)在我國起步較晚，但近幾年這一研究呈現(xiàn)不斷發(fā)展的趨勢，最初僅有國家工業(yè)建筑診斷與工程技術(shù)研究中心一個(gè)單位，相繼有清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等10所家高等學(xué)校和科研設(shè)計(jì)單位嘗試地進(jìn)行過國產(chǎn)和進(jìn)口碳纖維織物加固混凝土構(gòu)件等方面的研究，取得了實(shí)質(zhì)性成果，并在工業(yè)與民用建筑、橋梁與隧道中得到應(yīng)用，收到了良好的抗震效果。
碳纖維新材料用來加固建筑物抗震技術(shù)研究開發(fā)成功后，將會給建筑領(lǐng)域加固改造技術(shù)帶來重大變革，采用碳纖維材料加固建筑將比以往傳統(tǒng)的技術(shù)更優(yōu)越、更有效率和更方便經(jīng)濟(jì)，可以解決傳統(tǒng)的加固方法不能解決的技術(shù)問題，具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
北京的一位建筑加固專家認(rèn)為，特別是碳纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研究開發(fā)成功，將為碳纖維材料及其他高性能纖維材料應(yīng)用于建筑業(yè)打下深厚的基礎(chǔ)，為建筑物抗震提供了保證，開辟了新的產(chǎn)業(yè)途徑。同時(shí)，這將會極大地帶動我國碳纖維新材料高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。
參考國外建筑有講究
提起地震，不得不想到我們的鄰國——日本。日本地震頻發(fā)，但它卻是世界公認(rèn)的第一抗震強(qiáng)國。多次地震中，日本雖遭受了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，但大多數(shù)建筑仍堅(jiān)挺不倒，堪稱“樓堅(jiān)強(qiáng)”，這跟日本建筑所采用的工藝與材料有很大的關(guān)系。
日本建筑在選材上十分講究。磚瓦材料已經(jīng)不會出現(xiàn)在日本的建筑中。關(guān)東大地震后，磚瓦就被輔以輕型墻面材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所替代。由于木材也具備優(yōu)秀的抗震性能，在日本也被民宅大量應(yīng)用。
日本的民宅大都是柔性的木結(jié)構(gòu)材料。木結(jié)構(gòu)房屋在承受地震作用引起的晃動時(shí)，可以很好地釋放力量，不容易散開和松動。在此基礎(chǔ)上，日本民宅均采用箱體設(shè)計(jì)，地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)房屋可以整體翻滾而不損毀。
20世紀(jì)80年代后，日本研究開發(fā)了主要應(yīng)用于民居的“免震建筑技術(shù)”，就是在建筑物和地基之間設(shè)置用柔和的材料制成的免震層。發(fā)生地震時(shí)，能夠保住建筑物完好無損。由此可見，在我國地震多發(fā)的農(nóng)村地區(qū)，木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑的推廣有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
值得一提的是，這種木結(jié)構(gòu)材料房屋成本低，技術(shù)可靠。據(jù)說修建一所免震的個(gè)人住宅，只需投入一輛普通汽車的費(fèi)用。此外，日本政府也給予適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼鼓勵(lì)私人進(jìn)行抗震加固。
在高層建筑中，日本同樣多采用抗震性能優(yōu)異的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并且應(yīng)用“地基地震隔絕”技術(shù)，即在建筑物底部安裝橡膠彈性墊或摩擦滑動承重座等抗震緩沖裝置。三井不動產(chǎn)公司一座公寓外圍使用了高強(qiáng)度16積層橡膠，這種裝置能使建筑物的受力減少一半。
新西蘭也是一個(gè)多地震國家。據(jù)新西蘭皇家地質(zhì)與核科學(xué)研究所高級研究員余嘉順博士介紹，新西蘭在1934年通過了新的房屋建造法案，要求所有建造在地震多發(fā)地帶的建筑基礎(chǔ)必須以鋼筋水泥建造。此后法案幾次進(jìn)行修正，又允許了幾種新材料建造房屋(比如鋼框架)并增加對建筑物強(qiáng)度的要求。
如今，新西蘭多數(shù)住宅都采用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及木基結(jié)構(gòu)板材為上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，即下重上輕建筑形式。下部的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可以幫助穩(wěn)固地基，而上部的輕型木結(jié)構(gòu)自身質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗震性強(qiáng)。
發(fā)展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)待完善
翻看我國有關(guān)材料的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，很少提及抗震材料。或許正是缺少全國性的權(quán)威解讀，才使得我國抗震材料的發(fā)展不均衡，抗震材料在地震頻發(fā)階段建筑物的使用并沒有全面普及開來。
經(jīng)過研究，記者發(fā)現(xiàn)國家關(guān)于房屋抗震規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)不少，其中最為關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)是《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)。該標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過幾次修訂后提出，鋼筋混凝土房屋應(yīng)根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和高度采用不同的抗震等級，并應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求。除此之外，還有很多相關(guān)房屋抗震要求，無論是梁的鋼筋配置還是混凝土的強(qiáng)度、鋼材的抗拉強(qiáng)度都有詳細(xì)的規(guī)范要求和嚴(yán)格的計(jì)算公式。
此外，《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》、《城市抗震防災(zāi)規(guī)劃管理規(guī)定》等國家標(biāo)準(zhǔn)，對建筑物抗震設(shè)防分類、責(zé)任劃歸、防災(zāi)規(guī)劃均有具體劃分。
盡管如此，這些法規(guī)中都沒有明確規(guī)定地震多發(fā)地區(qū)的建筑物應(yīng)該使用什么樣的抗震材料，抗震材料的準(zhǔn)入門檻也沒有涉及。顯然，少了權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)，不法之徒便有機(jī)可乘，尤其是打著抗震材料的旗號，在災(zāi)區(qū)重建過程中建造豆腐渣工程，這無疑對災(zāi)區(qū)人民是又一次的災(zāi)難性打擊。
這一點(diǎn)，我們應(yīng)該向鄰國日本學(xué)習(xí)。作為地震大國，日本的建筑物要遵守嚴(yán)格的抗震標(biāo)準(zhǔn)。而日本建筑的抗震標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的是《建筑基準(zhǔn)法》和《建筑基準(zhǔn)法施行令》。規(guī)定中都明確指出，房屋的結(jié)構(gòu)、高度、面積等，都決定采用何種標(biāo)準(zhǔn)的石塊、磚、混凝土預(yù)制板等。只有符合標(biāo)準(zhǔn)，才允許建造。
同樣，美國的《統(tǒng)一建筑法規(guī)》規(guī)定，住宅建筑要求建材要有耐損性、抗震性，并盡量減少可能的保養(yǎng)。建筑所用材料必須符合所在州和當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?biāo)準(zhǔn)。在美國加州等地震多發(fā)帶，建筑必須符合當(dāng)?shù)胤课菘拐鹨?guī)定，框架結(jié)構(gòu)連結(jié)點(diǎn)要用專門的金屬連件。
相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的完善，對于規(guī)范建筑物抗震材料的使用有著極其重要的作用。希望在不久的將來，能夠有一部關(guān)于抗震材料的標(biāo)準(zhǔn)出臺。我們也相信，隨著有關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善與落實(shí)，高性能抗震建材一定會被運(yùn)用到建筑中，并得到很好的推廣。
建筑物抗震性能的高低很大程度上取決于材料的使用。抗震材料的推廣與應(yīng)用，可以很大程度上降低地震所造成的損失，也從根本上保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。多難興邦，在災(zāi)難面前，人類是那么渺小，面對災(zāi)難顯得又是那么無助。從源頭做起，從基礎(chǔ)設(shè)施做起，從新材料做起，當(dāng)廢墟過后，大部分人定會選擇堅(jiān)守家鄉(xiāng)，而抗震建筑材料在重建美麗家園的使用，會給災(zāi)后重生的人民帶來希望的明天。
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